近日，浙江大学医学院附属妇产科医院生殖遗传科董旻岳主任团队和1331.c.om.银河游戏合作，在Nature 子刊Laboratory Investigation （JCR Q1 医学：研究与实验）在线发表题为“Non-invasive Prenatal Screening for Common Fetal Aneuploidies by Single Molecular Sequencing”的研究成果，该论文基于1331.c.om.银河游戏GenoCare 1600单分子基因测序仪开展了477例孕妇样本的无创产前筛查NIPS，T13，T18，T21的敏感性均为100%，整体特异性也接近100%。
背景介绍
无创产前筛查Non-invasive Prenatal Screening (NIPS)，是基于孕妇外周血对胎儿染色体非整倍性进行筛查的一种方式，主要用于T13、T18和T21的检测。目前最常用的技术手段是NGS测序。单分子测序不使用PCR，理论上可以去除PCR引入的GC偏向。在本研究中，我们对比了NGS测序平台NextSeq 550和单分子测序平台GenoCare 1600在NIPS的测序性能。
结果概要
图1 入组孕妇的孕周分布图
477名孕妇的孕周分布为12周-25周+6，峰值在19-20周。195例为高龄孕妇（>35岁），占比40.9%（图1），T21，T18和T13的阳性例数为107，30和6例。
测序数据过滤后，平均每例样本获得5.3±1.1 M unique reads，平均读长为36.3±1.4 nt。梯度截取不同的数据量(1.5 M，2.0 M，2.5 M，3.0 M和3.5 M以上reads)，以探究检测结果所需的最少reads数目，结果发现（图2）：
1. 仅需2 M reads，T13和T18的敏感度（sensitivity）即可达到100%，而T21需要3.5M以上reads才能达到；
2. 整体特异性（specificity），随着数据量的增加而增加，在3.5M时，达到最大值97.31%；
3. 2 M reads时，整体的阴性预测值（NPV）和T21的阳性预测值（PPV），均接近100%；
4. 数据量大于3.5M时，T18和T13的阳性预测值（PPV），达到峰值，分别为99.07%和46.15%。
图2 不同测序数据量下的T13，T18，T21的检测结果
5. 基于Z值的结果和羊水穿刺后胎儿染色体核型结果，T13和T21分别有6例和1例假阳性检测结果（图3）。
图3 染色体13，18和21的Z score分布
6. 基于227例男胎评估胎儿浓度的检测限，发现正常孕妇的胎儿浓度低于3%，而T21和T18的最低胎儿浓度是3.47%和4.31%（图4）。
图4 单分子测序NIPS的胎儿浓度分布
GenoCare 1600与NextSeq 550在NIPS的测序性能对比部分样本（对照n=22，T21 n=6， T18 n=2， T13 n=1）同时采用NextSeq 550做NIPS检测，计算Z值和GC偏向性ΔRGC2。结果显示（图5）：
1. 单分子测序T21，T18的Z值分布分别为6.44–12.52，9.46–24.77，而NGS测序T21，T18的Z值分布分别为3.47–7.52和6.65–21.20，单分子测序与对照界限的区分更加明显。
2. 单分子测序的GC偏向性ΔRGC2显著低于NGS测序(P<0.001)。
图5 单分子测序与NGS测序性能对比（a）Z score分布 （b）GC偏向性比较
讨论与结论
1、GenoCare 1600与NextSeq 550测序仪相比，操作更为简便，手工操作2小时，全流程一天内完成；
2、相对于NGS测序，单分子测序无需PCR，GC偏向性更低，实验操作更少，对实验室空间要求更低；
3、检索近3年全球基于NGS测序的大人群队列NIPS的研究文献，发现T13，T18和T21的阳性预测值分布0-84.4%，54.84-91.2%，和79.23-100%，单分子测序的表现更好；
结 论
因全流程无PCR引入GC偏向，单分子测序仪GenoCare 1600可全方面提升NIPS性能，而其简单的文库构建方式，可以缩短项目交付周期和降低检测成本，今后更多样本的检测数据会有助于继续提升分析算法的准确性。